KR101346713B1

KR101346713B1 - 전기 피닝 시스템

Info

Publication number: KR101346713B1
Application number: KR1020120069245A
Authority: KR
Inventors: 조지룡
Original assignee: 인제대학교 산학협력단
Priority date: 2012-06-27
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2014-01-10

Abstract

금속재료의 표면을 피닝하는 시스템에 있어서, 기름탱크와, 상기 기름탱크의 내부에 구비되는 것으로, 상기 금속재료가 고정되는 체결수단과, 복수의 지지부재에 의해 상기 기름탱크의 바닥과 평행하게 이격고정되는 거치부재를 포함하는 본체와, 상기 거치부재와 관통결합되며 물이 유입되는 유입관과, 상기 유입관 하단에 구비되는 노즐을 포함하는 분사부 및, 상기 분사부 양측에 일정 간격 이격되어 상기 거치부재와 관통결합되는 플러그와, 상기 플러그 하단에서 상기 노즐 하부를 향하여 상호 대향형성되는 전극봉을 포함하는 점화플러그로 구성되는 것을 특징으로 하여, 기름 속에서 불꽃방전을 발생시켜, 그 폭발 충격력을 이용하여 금속재료를 피닝할 수 있는 전기 피닝 시스템에 관한 것이다.

Description

전기 피닝 시스템 {Electric peening system}

본 발명은 전기 피닝 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기름 속에서 불꽃방전을 발생시켜, 그 폭발 충격력을 이용하여 금속재료를 피닝할 수 있는 전기 피닝 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 피닝(peening)은 금속 표면을 해머로 때려 표면 강도를 개선하는 기계적인 처리를 말하며, 용접의 경우에는 비드 표면을 두드려서, 응력 완화, 균열 및 변형의 방지를 목적으로 하는 표면처리 방법이다.

이러한, 피닝은 숏 피닝, 레이져 피닝 및 워터젯트 피닝 등이 사용되고 있으며, 그 중에서도 숏 피닝이 가장 널리 사용되고 있다.

이와 같은, 숏 피닝(shot peening)은 금속 재료 및 용접이음부의 표면에 숏 볼(shot ball)이라는 강구를 고속으로 타격하여 피가공물의 외면에 압축응력이 잔류되도록 하는 표면 가공법이다.

또한, 숏 피닝 가공을 하는 품목은 매우 다양한데, 예를 들면, 여러 형상의 기어, 증기나 가스 터빈 부분, 비행기의 착륙 장치 부분, 헬리콥터 프로펠러의 구동축과 날개, 압축기와 고성능 엔진 부품이나 피스톤, 크랭크축, 커넥팅 로드 등의 첨단 기계 분야의 금속재료에 적용되고 있다.

상기와 같은 관점에서 안출된 유사한 기술로는, 대한민국 특허청에 등록된 등록번호 20-0356279호가 개시되어 있다.

이와 같은, 숏 피닝 장치는 금속재료 표면의 충분한 강도와 세밀한 처리를 제공하지 못하고 있으며, 금속재료 표면의 손상이 발생하여 후처리가 번거롭고, 표면 강도를 균일하게 증가시키지 못하는 문제점이 있다.

또한, 숏 피닝은 사용재인 강구로 인해 인체에 피해를 주고, 공해를 유발하며, 강구를 강하게 쏘아줄 펌프 등이 필요해 장치의 규모가 크고 이동이 어려운 단점이 있어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 기름 속에 고전압을 인가하고 물방울을 전도체로 하여, 불꽃방전을 발생시켜 그 폭발 충격력을 기름을 통해 금속재료의 표면에 전달함으로써, 금속재료의 표면특성을 개선할 수 있는 전기 피닝 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기 피닝 시스템은, 금속재료의 표면을 피닝하는 시스템에 있어서, 기름탱크와, 상기 기름탱크의 내부에 구비되는 것으로, 상기 금속재료가 고정되는 체결수단과, 복수의 지지부재에 의해 상기 기름탱크의 바닥과 평행하게 이격고정되는 거치부재를 포함하는 본체와, 상기 거치부재와 관통결합되며 물이 유입되는 유입관과, 상기 유입관 하단에 구비되는 노즐을 포함하는 분사부 및, 상기 분사부 양측에 일정 간격 이격되어 상기 거치부재와 관통결합되는 플러그와, 상기 플러그 하단에서 상기 노즐 하부를 향하여 상호 대향형성되는 전극봉을 포함하는 점화플러그로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 지지부재는, 높이조절이 가능한 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 기대할 수 있을 것이다.

피닝재로 기름을 사용하여 금속재료의 표면 손상을 방지할 수 있고, 표면 강도를 균일하게 개선을 할 수 있으며, 표면경도를 높여서 고품질의 표면특성을 가지는 금속재료를 얻을 수 있다.

그리고, 공해가 전혀 없는 친환경적인 전기 피닝 시스템으로 인체에 무해하며, 기존의 숏 피닝 장치에 비해 부피가 작으며 이동성을 갖출 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전기 피닝 시스템의 바람직한 실시예를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 전기 피닝 시스템의 바람직한 실시예의 구성을 나타낸 정면도이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 자세히 살펴보면 다음과 같이, 금속재료(M)의 표면을 피닝(peening)하는 시스템에 있어서, 본 발명은 크게 본체(100)와, 분사부(200) 및 점화플러그(300)로 구성되어 진다.

먼저, 상기 본체(100)는 기름탱크(110)와 체결수단(130)과 지지부재(150) 및 거치부재(170)를 포함하여 이루어진다.

이와 같은, 상기 기름탱크(110)는 피닝재로 사용되는 기름이 채워지며, 상부가 개방된 형태로 이루어져 상기 체결수단(130)과 지지부재(150) 및 거치부재(170)를 내부에 구비하여 수용할 수 있게 한다.

그리고, 상기 기름탱크(110)에 채워지는 기름은 비전도성 및 비휘발성을 가지며, 경제적인 식물성 기름을 사용하는 것이 바람직할 것이다.

그리고, 상기 체결수단(130)은 기름탱크(110)의 내부에 구비되어 상기 금속재료(M)가 고정되게 하며, 상기 체결수단(130)으로는 클램프를 구비하여 다양한 두께의 금속재료를 고정할 수 있게 한다.

본 발명에서는 상기 체결수단(130)으로 클램프를 이용하였으나, 당업자에 의해 다양한 종류의 체결수단으로 변형 가능함은 당연하다.

한편, 상기 지지부재(150)는 상기 기름탱크(110)의 바닥에 복수로 구비되어 상기 거치부재(170)를 지지하며, 높이조절을 가능하게 하여 상기 분사부(200) 및 점화플러그(300)와의 간격조절을 할 수 있게 한다.

이러한, 상기 지지부재(150)는 복수의 관통홀이 형성된 내측 관형부재와, 외측 관형부재를 구비하여 상기 관통홀에 볼트를 체결함으로써, 상호 결합되어 높이 조절이 가능하게 된다.

또한, 상기 지지부재(150)는 텔레스코픽(telescopic) 형태의 다단으로 구비하여 높이조절을 가능하게 할 수 있을 것이다.

그리고, 상기 거치부재(170)은 복수의 지지부재(150)에 의해 상기 기름탱크(110)의 바닥과 평행하게 이격고정되며, 상기 분사부(200) 및 점화플러그(300)와 관통결합된다.

이러한, 상기 지지부재(150)와 거치부재(170)는 단위 무게당 고강도, 고강성을 가지며 내수성, 내화학성이 우수하고 다양한 모양으로 성형할 수 있는 강화 플라스틱 중에서도 탄소 섬유 강화 플라스틱을 사용하는 것이 바람직할 것이다.

한편, 상기 분사부(200)는 유입관(210)과 노즐(230)을 포함하여 이루어진다.

이와 같은, 상기 유입관(210)은 상기 거치부재(170)와 관통결합되며, 전도체 역할을 하는 물이 유입되어 상기 노즐(230)에 공급하게 된다.

이러한, 상기 노즐(230)은 상기 유입관(210)의 하단에 구비되어, 유입관(210)으로부터 공급되는 물을 상기 금속재료(M)를 향해 분사하게 된다.

그리고, 상기 점화플러그(300)는 플러그(310, 310')와, 전극봉(330, 330')을 포함하여 이루어진다.

상기 플러그(310, 310')는 상기 분사부(200) 양측에 일정 간격 이격되어 상기 거치부재(170)와 관통결합되며, 고전압 전류를 공급받아 상기 전극봉(330, 330')에 전류를 인가한다.

이와 같은, 상기 전극봉(330, 330')은 상기 플러그(310, 310')의 하단에서 상기 노즐(230) 하부를 향하여 상호 대향형성되며, 상기 플러그(310, 310')에서 인가되는 전류를 상기 노즐(230)에서 분사되는 물방울을 향해 흐르게 한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 구성에 대해 알아보았고, 다음으로 본 발명의 작동구조에 대해 자세히 설명하기로 한다.

상기 거치부재(170) 하부를 기름에 잠기게 하여, 상기 전극봉(330, 330')에 고전압 전류를 인가하면, 상기 노즐(230)을 통해 분사되는 물방울이 전극봉(330, 330') 사이를 통과하면서 발생되는 스파크에 의한 폭발 충격력이 기름의 점성에 의해 금속재료(M) 표면에 전달되게 된다.

즉, 상기 전극봉(330, 330')에는 고전압의 전류를 인가하고, 상기 노즐(230)에 의해 물방울이 상기 전극봉(330, 330')의 사이로 분사되면, 물방울이 전도체 역할을 하게 됨으로써, 불꽃방전(스파크)이 발생하여 폭발 충격력을 발생시키게 되며, 폭발 충격력에 의한 충격파가 압력으로 작용해 금속재료(M)의 표면에 압축잔류응력을 발생시키게 되는 것이다.

이렇게 되면, 불꽃방전 폭발 충격력이 금속재료의 표면에 전달되어 압축 잔류 응력을 남게 함으로써 반복 인장응력이 작용할 때, 압축 잔류 응력에 의하여 유효 인장응력의 크기가 감소되며, 더불어 피로 수명을 연장하게 되어 고품질의 표면 특성을 갖는 금속재료를 얻을 수 있게 된다.

이상과 같이, 기름 속에 고전압의 전류를 인가하고 물방울을 전도체로 하여, 불꽃방전을 발생시켜 그 폭발 충격력이 기름의 점성에 의해 금속재료의 표면에 전달됨으로써, 표면 강도를 개선할 수 있고, 피닝재로 기름을 사용하여 재활용이 가능하며, 무공해 친환경적인 전기 피닝 시스템을 제공하는 것을 기본적인 사상으로 하고 있음을 알 수 있으며, 당업계의 통상적인 지식을 가진자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.

100: 본체 110: 기름탱크
130: 체결수단 150: 지지부재
170: 거치부재 200: 분사부
210: 유입관 230: 노즐
300: 점화플러그 310: 플러그
330: 전극봉

Claims

금속재료(M)의 표면을 피닝하는 시스템에 있어서,
기름탱크(110)와, 상기 기름탱크(110)의 내부에 구비되는 것으로, 상기 금속재료(M)가 고정되는 체결수단(130)과, 복수의 지지부재(150)에 의해 상기 기름탱크(110)의 바닥과 평행하게 이격고정되는 거치부재(170)를 포함하는 본체(100);와,
상기 거치부재(170)와 관통결합되며 물이 유입되는 유입관(210)과, 상기 유입관(210) 하단에 구비되는 노즐(230)을 포함하는 분사부(200); 및,
상기 분사부(200) 양측에 일정 간격 이격되어 상기 거치부재(170)와 관통결합되는 플러그(310, 310')와, 상기 플러그(310, 310') 하단에서 상기 노즐(230) 하부를 향하여 상호 대향형성되는 전극봉(330, 330')을 포함하는 점화플러그(300, 300');로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 피닝 시스템.
제1항에 있어서,
상기 지지부재(150)는,
높이조절이 가능한 것을 특징으로 하는 전기 피닝 시스템.